综述:从球场到屏幕:视频分析在理解足球大腿肌肉肌腱损伤中的作用范围综述

《Clinical Journal of Sport Medicine》:From the Field to the Screen: A Scoping Review of Video Analysis as a Tool for Understanding Thigh Muscle-Tendon Injuries in Football

【字体: 时间:2025年10月29日 来源:Clinical Journal of Sport Medicine 1.8

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  本综述系统回顾了2010-2025年间10项利用视频分析技术探讨足球运动员大腿肌肉肌腱损伤机制的研究。研究发现,非接触性和间接接触性机制是导致严重大腿肌肉肌腱损伤(包括腘绳肌、股直肌和内收肌损伤)的主要原因,常见于高速奔跑(>25 km/h)、踢球和变向等动作中,离心负荷和快速生物力学改变是关键诱因。视频分析已成为运动医学中解析损伤机制的重要工具,结合人工智能(AI)等先进技术,将有助于优化针对性的损伤预防和康复方案,最终提升运动员健康和团队表现。

  
引言
在职业足球领域,最大限度地减少损伤的影响对医疗和表现团队至关重要,因为球员缺阵会带来显著的经济和竞技后果。肌肉肌腱损伤是精英男性足球运动员中最常见的损伤类型,约占因伤缺阵总时间的三分之一。值得注意的是,腘绳肌损伤变得越来越普遍,现在几乎占所有报告损伤的四分之一。虽然大多数肌肉损伤导致的缺阵时间相对较短(2至3周内),但约11%为严重损伤,缺阵时间超过28天。这些严重损伤带来了巨大的治疗挑战,并且复发风险很高。
肌肉肌腱损伤对一个典型的25人足球队伍影响显著,每个赛季大约发生15起损伤,导致平均缺阵14.4天,每个团队每年约有220天的缺阵时间。这些损伤中绝大多数(92%)影响下肢的四个主要肌群,尤其是大腿:腘绳肌(37%)、内收肌(23%)、股四头肌(股直肌)(19%)以及小腿肌肉(13%)。理解损伤机制,可能涉及生物过程、影像学和运动员病史等多因素,对于制定准确的康复路径和预后至关重要。
识别这些损伤的机制,包括直接和间接机制,以及接触和非接触机制,是制定有效损伤预防策略的关键一步。尽管运动员访谈提供了大量数据,但在描述损伤时刻方面往往缺乏清晰度。相比之下,视频分析通过详细的逐帧慢动作和视频暂停,能更准确地描绘导致损伤的因素。尽管视频分析不是分析损伤运动学的最终方法,但它被公认为检查损伤背景(包括机制和情境模式)的有效工具。这些术语描述了损伤发生的条件,受到诸如控球和比赛动作等因素的影响。视频分析已被有效地用于阐明各种运动中多种病理学的损伤机制和情境模式。
鉴于理解损伤机制在预防运动损伤中的关键作用,视频分析的重要性不容忽视。然而,迄今为止,其应用尚未普及。因此,本研究旨在对足球中大腿肌肉肌腱损伤视频分析研究的现有文献进行范围综述,以综合当前关于这些肌肉损伤机制的理解。
方法
本研究采用范围综述方法,对2010年至2025年的文献进行了全面检索。检索数据库包括PubMed、Scopus、Cochrane、Embase、SportDiscuss和Google Scholar。检索使用了与“肌肉损伤”、“肌腱损伤”、“视频分析”、“足球”和“运动损伤”相关的特定关键词。纳入标准为使用视频分析作为主要方法调查职业足球运动员大腿肌肉肌腱损伤的研究,仅关注急性大腿肌肉肌腱损伤。排除未使用视频分析、关注其他运动项目或调查其他运动损伤(如前交叉韧带损伤或跟腱断裂)的研究,以及非英语撰写的文章。
共纳入10项研究。对每项入选研究提取了关键信息,包括研究目标、分析的损伤数量、检查的肌肉群以及有关损伤机制和模式的主要发现。使用运动损伤视频分析研究质量评估(QA-SIVAS)量表对纳入研究的方法学质量进行了严格评估,该量表包含一个18项清单,用于评估研究设计、数据来源、方法学和报告。
结果
本综述共纳入10项研究,利用视频分析技术分析足球中的大腿肌肉肌腱损伤。
大腿损伤概况
对大腿损伤(包括所有四个主要肌肉)的分析是三篇关键研究的主题,这些研究揭示了职业足球中急性损伤的模式和机制。
Klein等人的研究提供了职业男子足球急性损伤的综合分析,重点描述了典型的损伤模式。通过系统分析三个赛季(2014-2017年)德国男子足球前两个级别联赛中中度和重度急性比赛损伤的视频片段,该研究确定了九种典型的损伤模式,其中包括两种特定于大腿损伤的模式:“短跑运动员大腿损伤”和“干扰-拉伤大腿损伤”。一半的损伤发生在有球的比赛情境中,76.1%的情况下受伤球员控球。跑步(27.2%)和冲刺(23.2%)是受伤时最常见的球员基本运动模式。大多数损伤发生在对抗中,主要是对手的铲球。大腿损伤(16例股四头肌,40例腘绳肌,24例内收肌)主要源于非接触性情况(54.3%的大腿损伤为非接触性),构成了研究的很大一部分。这些损伤的特点是快速的力量运动和高的离心负荷,在“短跑运动员大腿损伤”模式中尤其明显,突出了高速奔跑或冲刺过程中离心负荷在损伤成因中的重要作用。
Aiello等人引入了一种创新方法,将全球定位系统(GPS)数据与视频分析相结合,以评估精英足球运动员非接触性损伤的诱发情况。他们的研究分析了意甲一家足球俱乐部三个赛季中46名男性精英球员的34例非接触性损伤,发现大多数腘绳肌损伤(88%)发生在球员速度超过25公里/小时时,通常超过其最大冲刺速度的80%。此外,两例股四头肌损伤都发生在球员踢球时:一例是球员行走中踢球,另一例是球员跑动中踢球。内收肌损伤表现出多种机制,包括无球减速、控球加速以及执行脚背踢球。这些发现表明,限制高速暴露(有时作为损伤预防策略提出)可能不可取,因为损伤经常发生在峰值跑步速度时。
Della Villa等人的研究仔细检查了职业足球中严重肌肉损伤的致病因素。该研究关注导致缺阵时间超过28天的损伤,在三个连续的意甲赛季中识别了121例严重下肢肌肉损伤,其中103例可进行详细的视频分析。损伤主要影响腘绳肌(60%),其次是小腿肌肉(16%)、内收肌(15%)和股四头肌(9%)。所有损伤的平均缺阵时间为42.6 ± 20.1天。更多损伤发生在上半场(n = 73, 71%)而非下半场(n = 30, 29%)。研究显示,绝大多数(83%)损伤是非接触性的,突出了间接接触机制的普遍性。四种主要的情境模式占损伤的88%:奔跑/加速、闭链(CKC)拉伸、开链(OKC)拉伸和踢球。这些模式突出了不同肌肉群损伤机制的变异性。奔跑/加速损伤是最常见的(n = 35, 34%),代表了典型的后侧动力链损伤(腘绳肌和小腿)模式。过度拉伸型损伤合计占损伤的五分之二(39%)。踢球损伤占六分之一(n = 16, 16%),影响股四头肌(n = 5, 56%)、内收肌(n = 5, 31%)和腘绳肌(n = 6, 9%)。损伤的季节性分布呈现三峰模式。
腘绳肌损伤
腘绳肌损伤是足球中最常见的肌肉肌腱损伤,其在所有损伤中的比例在20年内从12%翻倍至24%。然而,关于这些损伤的确切机制仍然缺乏详细信息。
腘绳肌肌腱复合体,包括股二头肌(BF)的长头和短头、半膜肌(SM)和半腱肌(ST),主要作为双关节肌群功能,整合髋关节伸展和膝关节屈曲。已识别出不同的损伤模式,大约83%、11%和5%的腘绳肌损伤分别影响BF、SM和ST。这些肌肉的复杂性和双关节性质导致了不同的损伤机制,大致分为两类:“拉伸型”和“短跑型”。“拉伸型”损伤通常由髋关节大幅度屈曲伴随膝关节伸直引起,而“短跑型”损伤通常发生在跑步摆动末期阶段的离心收缩期间。了解不同的腘绳肌损伤机制有助于识别损伤部位和预后,以及设计最佳的康复和预防方案。
Gronwald等人专注于四个赛季(2014-2019年)德国男子足球前两个级别联赛中记录的非接触性和间接接触性比赛腘绳肌损伤。该研究包括52例腘绳肌损伤,分为短跑相关(48%,中位缺阵时间25天)和拉伸相关(52%,中位缺阵时间21天)损伤。短跑相关损伤完全发生在直线加速或高速奔跑过程中,而拉伸相关损伤则与闭链运动(如刹车或急停伴随箭步或落地动作)和开链运动(如踢球)相关。BF被确定为最常受累的肌肉,占所有病例的79%。
Jokela等人通过系统视频分析配对磁共振成像(MRI)结果,详细探讨了男性足球运动员的急性高级别腘绳肌损伤。通过视频分析,这项描述性病例系列研究确定了三种主要损伤机制:混合型(同时包含短跑相关和拉伸相关机制,占43%)、拉伸型(36%)和短跑型(21%)。损伤主要发生在高速或极高速水平移动中(71%),并且主要在孤立的近端BF中观察到(36%)。损伤时刻典型的身体姿势包括躯干中立(43%)、髋关节屈曲45至90度(57%)和膝关节屈曲小于45度(93%)。MRI结果证实79%为孤立的单肌腱损伤。这一深入分析表明,足球中的大多数腘绳肌损伤源于高速运动(通常涉及髋关节屈曲、膝关节伸展和躯干屈曲),敦促医生在比赛中观察到此类机制时,预见到近端和孤立的单肌腱损伤,主要发生在BF。
Della Villa等人最近的研究比较了职业男子(意甲)和女子(俱乐部和国家队)足球运动员腘绳肌损伤的机制,增加了对腘绳肌损伤的全面理解。随着女子精英足球职业化的发展,球员面临更高的身体需求,增加了肌肉损伤的风险。这项针对129例严重损伤的研究揭示了损伤背景和机制方面显著的性别差异。女子运动员中五分之三(62%)的损伤和男子五分之二(39%)的损伤发生在奔跑过程中。过度拉伸型损伤合计占男子近一半损伤(46%),但女子仅占五分之一(20%)。踢球损伤也很常见,占女子六分之一损伤(17%),男子十分之一(10%)。值得注意的是,非接触性损伤在女子球员中更为普遍,表明性别之间肌肉利用和运动模式存在差异。相同的四种情境模式几乎占了两性所有损伤,包括奔跑、踢球以及开链和闭链运动中的过度拉伸。女子球员比男子经历更多的奔跑和踢球损伤,以及更少的过度拉伸损伤,特别是在低速动作中。这种差异可能归因于战术角色或身体条件的不同。
Vermeulen等人挑战了腘绳肌损伤主要发生在最高速度的传统假设。他们对卡塔尔星级联赛(2013-2020年)63例突然发作的腘绳肌损伤进行的视频分析显示,86%的损伤涉及奔跑,但许多并非发生在最大速度时。短距离(<10米)加速是最常见的损伤机制(24%),而压迫情况涉及46%的损伤,间接接触和平衡不足常常起重要作用。他们发现间接的球员间接触和突然减速导致53%的损伤发生在短距离(0-10米),而压迫动作增加了损伤风险,当受伤球员压迫对手时接触发生率(69%)高于被压迫时(15%)。他们的研究强调了考虑超出高速奔跑作为腘绳肌损伤主要风险因素的其他因素的重要性。相反,意外的短加速、间接接触和情境比赛动态在损伤成因中至关重要。
内收肌损伤
内收肌损伤占足球中肌肉肌腱损伤的23%,腹股沟损伤是最常见的疾病之一。一个25人的队伍每个赛季预计会经历2到4次急性腹股沟损伤。值得注意的是,髋关节内收肌在运动员急性腹股沟损伤中占三分之二,其中长收肌是最常受伤的,占这些病例的90%。因此,长收肌成为预防急性腹股沟损伤的关键焦点,尽管目前对这些损伤的机制缺乏全面的理解。
Serner等人的论文对17名男性职业足球运动员急性长收肌损伤的情况进行了全面调查。采用横断面研究设计,研究人员对视频片段进行了详细的视觉分析,以描述和分类与这些损伤相关的诱发事件。研究发现,大多数损伤发生在非接触情况下(71%),并且通常是对比赛变化快速反应的结果(53%)。导致损伤的动作被确定为变向(35%)、踢球(29%)、伸腿(24%)和跳跃(12%)。该研究进一步将动作分为闭链和开链,揭示变向和伸腿主要是闭链运动,特点是髋关节伸展、外展伴外旋。相比之下,踢球和跳跃被归类为开链运动,涉及从髋关节伸展到屈曲,以及从髋关节外收到内收的转变,髋关节外旋。这些发现对制定预防策略具有重要意义,建议旨在提高肌肉在拉长状态下承受快速激活能力的训练可能有效降低损伤风险。
在此基础上,Jokela等人进行了系统的视觉视频分析,以探讨20名职业男性足球运动员(中位年龄:27岁,范围18-35岁)的严重急性长收肌损伤。这项横断面研究仅关注高级别损伤,即完全性长收肌肌腱断裂或严重部分损伤,均导致缺阵>28天。关于损伤机制,他们发现65%的损伤是非接触性的,而35%涉及间接接触。大多数(70%)损伤发生在闭链动作中,主要发生在球员用未受伤的腿伸腿时,而只有15%的损伤发生在高速奔跑期间,表明并非所有内收肌损伤都与短跑相关。此外,用受伤的腿伸腿(开链拉伸)占病例的10%。阐述了关键的生物力学发现,包括闭链损伤 consistently 以髋关节伸展、外展和外旋为特征(在64%的病例中发现),开链损伤以髋关节外展、外旋和从髋关节伸展到屈曲的快速转变为特征。此外,离心肌肉激活起着关键作用,特别是在运动的突然变化或过度负荷期间。该研究强调,并非所有内收肌损伤都源于高速动作,定向变化、伸腿和闭链动作过程中的机械负荷在损伤成因中起着重要作用。
股直肌损伤
股直肌(RF)损伤在足球运动员中尤为普遍,股四头肌肌肉肌腱损伤在涉及大量冲刺和踢球的运动中很常见。在决定肌肉肌腱损伤的最佳治疗方案时,正确的诊断和损伤分类是第一步。RF损伤的主要机制是多因素的,踢球和冲刺被确定为导致此类损伤的主要动作。具体来说,踢球显著导致完全撕裂和近端游离肌腱处的损伤,强调了对损伤机制精确理解的必要性。
Jokela等人彻底检查了足球运动员急性RF损伤的机制和MRI特征。从2017年11月到2022年7月,这项描述性病例系列分析了两家专科运动医学医院的损伤,涉及19名职业男性足球运动员(18至40岁)的20例损伤。纳入标准要求损伤后7天内MRI确认的RF损伤,并有事件视频片段可用。该研究确定了三种主要损伤机制:踢球(80%)、冲刺(10%)和变向(10%)。研究发现孤立性单肌腱损伤占病例的60%。在踢球损伤中,62.5%包括完全性肌腱断裂。该研究还强调了直接肌腱在33%的孤立性损伤中和共同肌腱在所有合并损伤中的受累情况。
方法学评估
QA-SIVAS评估显示,纳入的研究在目标清晰性、方法描述详尽性以及将发现与现有文献背景结合方面表现出共同优势。然而,需要改进的领域——如需要详细报告样本特征、提高视频来源质量的清晰度以及纳入对照组——提示了加强未来研究工作的途径。特别是,我们综述中纳入的研究在视频分析的系统方法、结果报告的深度以及损伤背景的阐明方面存在差异,表明需要方法学改进以提高运动损伤预防和治疗策略中发现的精确性和适用性。
讨论
理解肌肉肌腱损伤背后的机制对于制定有效的预防和治疗策略至关重要,特别是在视频分析的辅助下。我们的综述包括10项研究,调查了三种主要类型的大腿损伤,揭示了严重大腿肌肉肌腱损伤主要发生在非接触性事件中。
腘绳肌
Della Villa等人和Gronwald等人的研究强调了加速损伤的普遍性,特别指出此类事件占腘绳肌损伤的很大比例。这是由于巨大的力量、负向肌肉工作以及腘绳肌,特别是BF在摆动末期的高激活度,突出了其作为诱发事件的高风险性质。确实,破裂通常发生在突然加速或减速时。Aiello等人进一步支持了这一点,证明88%的腘绳肌损伤发生在球员以超过25公里/小时的速度奔跑时,通常超过其最大冲刺速度的80%。这些发现表明,减少高速奔跑的暴露(有时被推荐)可能不是合适的预防策略,因为腘绳肌损伤经常发生在峰值跑步速度时。相反,通过有针对性的训练让球员为此类强度做好准备可能更有效。不同的是,Vermeulen等人揭示86%的损伤涉及奔跑,但许多并非发生在最大速度时。短距离(<10米)加速是最常见的损伤机制(24%),而压迫情况涉及46%的损伤,间接接触和平衡不足常常起重要作用。这与Aiello等人形成对比,强调了区分高速奔跑和短促、爆发性加速作为风险因素的必要性。
基于这些见解,Della Villa等人最近的研究进一步阐明了男性和女性足球运动员的具体损伤机制,揭示了显著的性别差异。该研究强调,虽然奔跑相关损伤对两者都很常见,但女性在这些活动中非接触性损伤的比例往往高于男性。这种区别突出了生物力学和训练方面的潜在差异,例如疲劳模式和神经肌肉控制的不同,这可能影响对各种损伤类型的易感性。女性运动员中非接触性损伤的高发生率,特别是在奔跑和踢球时,强调需要考虑到这些生物力学和生理差异的定制预防措施。除了生物力学因素,比赛强度、运动策略和肌肉激活的差异(可能与月经周期阶段和韧带松弛度的相互作用有关)也可能导致女性运动员损伤率更高,特别是在奔跑和踢球时。研究表明,下肢排列、腘绳肌与股四头肌力量比降低以及落地力学可能使女性运动员更容易发生非接触性肌肉损伤。这可能带来更有效的性别特异性干预措施,以减少运动中腘绳肌和其他肌肉肌腱损伤的发生率。
内收肌
Della Villa等人和Serner等人关于基于奔跑的内收肌损伤的对比发现,突出了长收肌拉伤损伤机制的潜在变异性,可能受所研究损伤严重程度的影响。Aiello等人确定了三例内收肌损伤,每例发生在不同的比赛情境中:一例在减速时,一例在控球加速时,一例在执行脚背踢球时。这些结果与Serner等人一致,后者将变向和踢球确定为内收肌损伤的常见机制。
在此基础上,Jokela等人揭示70%的损伤发生在闭链动作中,主要是在用未受伤的腿伸腿时。这些发现强化了快速离心负荷在内收肌损伤中的作用,以髋关节伸展、外展和外旋为特征的运动尤其危险。与Serner等人(发现变向损伤比例较高)不同,Jokela等人强调大多数损伤发生在闭链情况下而非开链情境中,表明内收肌损伤可能比以前认为的更常与稳定性和突然的离心负荷相关。
股直肌
这与Della Villa等人的研究一致,踢球损伤成为股四头肌损伤的主要模式,证实了早期研究。踢球也是Della Villa等人队列中内收肌损伤的典型模式,与Serner等人关于足球长收肌损伤的研究比例几乎相同(31%对29%)。踢球与高激活率、回摆阶段的拉伸和肌肉伸长有关,可能导致过度拉伸或减速肢体所需的快速离心动作。有趣的是,在踢球的初始阶段,腘绳肌的激活相对较低,突出了肌肉参与的不同模式。
局限性
尽管从本综述中获得了有价值的见解,但应承认几个局限性。首先,我们的综述基于牛津循证医学中心证据等级3级的证据,意味着结论来自非随机观察性研究,这限制了建立因果关系的能力。其次,纳入的研究存在方法学异质性,使用QA-SIVAS量表评估可见。视频分析方法、评估者专业知识和视频质量的差异可能影响结果的一致性和可靠性。第三,我们的发现特定于职业足球环境,在将这些结果推广到业余或青年水平时需要谨慎,因为生物力学和身体差异可能改变损伤风险。第四,尽管我们扩大了综述范围纳入了10项研究,但可用研究的数量仍然相对较少,这限制了得出更广泛结论的能力。第五,建议被归类为SORT B级,表明虽然视频分析提供了有用的观察数据,但由于方法学和研究设计的不一致,支持证据仍然有限。此外,我们对同行评审期刊文章的依赖可能引入发表偏倚,因为具有显著发现的研究更有可能被发表。最后,视频分析在现实环境中用于损伤预防的实际应用面临挑战,包括财务成本、需要专门培训和数据存储问题。此外,虽然我们的综述主要关注非接触性和间接接触性损伤,但同样重要的是要承认直接接触性损伤在足球肌肉肌腱损伤中占很大比例。关注肌肉拉伤的研究通常排除直接创伤相关损伤,这些损伤可能源于铲球、碰撞或跌倒。未来的研究应纳入视频分析技术,以更好地理解与直接接触性肌肉损伤相关的生物力学和风险因素。在未来研究中解决这些局限性将增强视频分析在足球损伤预防中的适用性和稳健性。
实际应用
从视频分析中获得的对损伤机制加深的理解提供了宝贵的见解,有助于规划旨在减少这些损伤在运动中发生率的针对性干预措施。
视频分析允许对损伤事件进行逐帧检查,捕捉所涉及球员的精确动作和位置。这种详细观察有助于识别导致损伤的具体动作和生物力学因素。通过分析多个损伤事件,它可以揭示导致损伤的常见模式和场景,例如发
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